關于虛擬儀器在測控系統的應用研究

王源（江南機電設計研究所，貴州貴陽，550000）

關于虛擬儀器在測控系統的應用研究

王源
（江南機電設計研究所，貴州貴陽，550000）

本文通過在實際的測控系統有效應用虛擬儀器，借助功能多采集數據卡與調理信號電路構成自動測試系統，選取LabWindows/CVI這一專業性測控工具當成平臺，以便可以采集、處理、分析數據。通過系統的開發，能夠讓整個測控系統不但經濟性比較強、操作特別方便，而且還能夠比較容易改進與擴展功能，另外比較基于傳統開發平臺測控系統。

測控系統；虛擬儀器；軟件開發；應用

0 引言

虛擬儀器是二十世紀九十年代發展的通過全新理念進行設計與發展的儀器，虛擬儀器技術則是通過比較高性能模塊化硬件的利用，進行靈活高效軟件的有效結合完成各種自動測試、儀器設計、應用自動化、過程控制、數據分析。軟件高效靈活可以有助于創建完全自定義用戶界面，基本思想則是儀器設計后者測試系統當中最大限度的將硬件通過軟件替代，這也就是所指的軟件屬于儀器，那么虛擬儀器則是處于通用計算機平臺當中，按照用戶需求實施定義與設計儀器測試功能，從本質上來看，通過最新計算機技術的最大限度利用做好傳統儀器的實現與擴展的功能，這樣的測試儀器軟件化硬件功能，導致深刻變化在測試儀器，那么虛擬儀器就代表現階段測試儀器發展的一個方向。

1 虛擬儀器特點與構成

1.1 虛擬儀器特點

虛擬儀器對比以往傳統儀器，那么就能夠發現存在可操作性好、強大功能、開放、性價比高、易用靈活、高效等特點。

1.2 虛擬儀器構成

構建虛擬儀器主要考慮的是設計硬件電路、開放和設計軟件。按照現階段完成測試設計，往往設計硬件電路搭建選擇現在存的各種不同功能板卡和信號調理板。根據對選取的板卡功能進行分析，主要的有數據A/D轉換，輸出和控制信號，轉換信號與采集高速數據。通過信號調理版的有效結合組件一種或者多種功能板卡，可以構成所有虛擬儀器。比如通過高速實時數據處理與采集板卡就能夠構成一臺頻譜分析儀、數字化儀、示波器，通過數字量信號輸入出板卡與實時數據處理的使用就可以構成一臺控制器或者信號源、函數發生器。

2 實際測控系統應用虛擬儀器分析

2.1 航空機電子測控系統應用虛擬儀器分析

由于在航空機載成件當中，測控系統發揮著特別關鍵作用，將測控系統精度與測試能力的提高和完善，往往存在著特別重要的意義在分析整個飛機性能。在這里我們完成的主要是測試立足于虛擬儀器的各種類型開關盒測控系統與繼電器盒。通過數字采集板與工控機另外在LabWindows/CVI開發平臺的使用，以便能夠給輸出存儲與分析采集整個測試電壓、各個類型繼電器盒延時時間與邏輯狀態。

一方面是測試系統組成。根據對整個測控系統進行分析，那么就能夠了解到其中才組成部分為若干信號調理板與工控機、六塊PCLD_78224通道光電隔離數字量輸入板、兩塊PCI_175464路數字量輸入板、美國NI公司的LabWindows/CVI8.0、一塊PCL_818L16通道A/D轉換板、兩塊PCLD_785B24通道繼電器輸出板、一塊PCI_175148路數字量輸入/輸出板。

另一方面是基于虛擬儀器航空機載電子系統測控平臺。基于虛擬儀器航空機載電子系統測控平臺整體系統則是選取LabWindows/CVI系統這種美國國家儀器公司所開發出來的虛擬儀器專用開發平臺。而根據分析就能夠了解到，CVI則是立足標準C語言增加儀器控制與工具函數庫的虛擬儀器開發軟件，所具備的豐富面板功能、集成化開發平臺、豐富庫函數、交互式編程方法導致擁有著跟能夠為強大的自身功能，更為方便的應用，設計界面絕對可以虛擬真實實物，以便擁有著更為友好與直觀的人機對話界面。

2.2 測控系統當中應用基于虛擬儀器測控平臺的關鍵技術分析

一是借助系統時鐘方法將軟件測試的時間提高。測試環節當中要想得到延時繼電器時間，主要采取兩種方法，第一種方法就是選取計數的是專門定時器/計數器板，另外的一種方法就是技

4 動態稱故障及排查

4.1 車輛異常

從計重收費系統角度進行分析，如果在稱重過程中，車輛若在運行過程中存在異常情況，將會影響最終稱量的準確性。在進行動態稱量過程中，如果車輛行駛異常，車輛對地面的壓力大小將會發生改變。例如，車輛在行駛過程中，如果發生瞬間起伏行駛，車輛形成的壓力也將會有所變化，此時計重系統感應到的重力也會有所改變，因此，實際稱重過程中，經常會因為掌握不當，而導致最終的計重數據存在較大誤差，從而導致實際收費與標準收費不符，無法體現收費的公平性。

4.2 排查處理

從目前我國多數高速公路采用的計重收費系統的具體情況來看，多數采用的都為動態稱重方式，這稱重方式，一方面方便對收費站口車輛的合理管理，另一方面也降低了收費站工作人員在實際操作過程中所面來的困難。針對車輛在異常狀態下行駛，導致計重收費系統出現故障，在具體處理過程中，要對集中系統和車輛雙方面進行檢查。第一，要排查車輛是否存在故障，檢查的重點要集中在車輛的發動機上，通常通過發動機的響聲、轉速等內容進行判斷，一旦發現故障，要及時調修。第二，檢查計重稱臺中的零件是否遭受到了磨損，進行校準后，再進行一次稱量。

5 車輛分離故障及排查處理

5.1 車輛分離故障

車輛分離故障也是集中收費系統中比較常見的一種故障。當車輛同通過稱重區時，系統對車輛分離時，發生錯誤，將一輛車分離成兩輛車，或將兩輛車作為一輛車處理，這都會影響收費。對該類型故障形成的原因進行分析，可以發現，其是因為光幕遭受污染、被遮擋或線圈存在故障。

5.2 排除處理

處理車輛分離故障如下：對車輛進行合并或拆分，從而對車輛進行重新計重檢測，如果情況必要，可以在系統中加設分離檢測環節，在車輛完全分離之后，再進行計重收費，確保收費的合理性。

6 結束語

計重收費系統在高速公路中的應用越來越廣泛，在具體應用中，需要不斷加強對設備的維護與保養。通過科學的方式，發現系統運行中存在的問題，采取合理的措施對問題進行解決，從而確保計重收費系統的合理性。

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[2]高世君.高速公路電子不停車收費系統中計重收費的應用[J].交通標準化,2013,12:116-118.

[3]趙祖明,谷建斌. ETC計重收費系統總體設計的研究[J].衡器,2013,06:35-39.

[4]吳華. ETC環境下計重收費系統總體設計探討[J].中國交通信息化,2014,10:68-70.

Research on the application of virtual instrument in measurement and control system

Wang Yuan
(Guiyang Institute of mechanical and electrical design,Guiyang Guizhou,550000)

This article through the actual application in measurement and control system of virtual instrument, data acquisition card with multiple functions and signal conditioning circuit automatic test system, the selection of LabWindows/CVI professional tools as control platform, in order to acquisition, processing and analysis of data. Through the development of the system, can make the whole system not only relatively strong economic operation, particularly convenient, but also easy to improve and expand the function, also based on the traditional measurement and control system development platform.

Measurement and control system; virtual instrument; software development; application